主要原因之一是、锂电池采用的锂钴正极材料(LiCoO2,就是最常见的锂电池),无法应用在需要大电流、高电压、高扭力以及要耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境,更重要的是,因无法满足人们对安全的绝1对要求而饱受诟病。[2]
同时,锂钴电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的,而且,一定要设计保护电路以防止过度充电或过度放电,否则就会造成爆1炸等危险,甚至出现如Sony电池爆1炸导致全球品牌NB业者投下巨资回收的情况。
另外,钴的价格愈来愈高昂,全球钴元素zui大生产国刚果,战乱纷扰多,导致钴元素价格不断升高。锂钴电池的粉体因钴元素价格不断上涨,从原先的每公斤40美元涨价到60~70美元。磷酸锂铁粉体依品质好坏,每公斤售价在30~60美元。
这20年来,各国已投入很多的资源,寻找能够取代或解决LiCoO2问题的材料,取得一些成果。
早期研发:
最早得以应用于心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓。使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算机,计算器,数位相机、手表中。[1]
为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。
1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池相比,理论上,相对减小了一些污染。
保护措施:
锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后, 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半, 此时储存格常会垮掉, 让电池容量产生永1久性的下降。 如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会 由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路 发生前电池就先爆1炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆1炸。